초록 ▼

1. 물관리 자동화를 위한 관수로용 자동급수전 개발

가. 자동급수장치 개발

1) 목적
- 포장에 과잉으로 공급되는 물량을 줄여 꼭 필요한 양만 공급하여 공급비용을 줄이고 물관리에 소요되는 노력을 줄이기 위하여 자동급수장치를 개발한다.

2) 개발내역
- 동력원 : 관수로의 수압을 이용(무동력)
- 조작방법 : 평상시에는 자동으로 사용하고 작동이 불가능 할 때에는 수동으로 작동 가능함
- 급수량 : 수량조정 밸브를 사용하여 급수량 조절 가능
- 담수위 : 공급량은 포장의

1. 물관리 자동화를 위한 관수로용 자동급수전 개발

가. 자동급수장치 개발

1) 목적
- 포장에 과잉으로 공급되는 물량을 줄여 꼭 필요한 양만 공급하여 공급비용을 줄이고 물관리에 소요되는 노력을 줄이기 위하여 자동급수장치를 개발한다.

2) 개발내역
- 동력원 : 관수로의 수압을 이용(무동력)
- 조작방법 : 평상시에는 자동으로 사용하고 작동이 불가능 할 때에는 수동으로 작동 가능함
- 급수량 : 수량조정 밸브를 사용하여 급수량 조절 가능
- 담수위 : 공급량은 포장의 담수위 상태를 감지하여 상한수위가 되면 공급이 중단되고 하한수위가 되면 공급을 재개할 수 있는 구조
- 수위설정 : 수위설정기에서 담수위의 상한치와 하한치 설정 가능
- 재질 : 시제품에서는 강재 및 스테인레스로 시제품 제작
- 부유물 : 급수전에 부유물 등이 유입되지 않도록 여과기 설치 및 세정기를 배치한 구조로 개발.

3) 자동급수장치의 구조
가) 본체부
다이야후램밸브, 수량조작핸들, 전환스위치, 세정기, 여과기로 구성되어 있음
나) 수위설정기
수위설정기는 수위를 설정하는 눈금판과 플로트 및 파이롯밸브로 구성되어 있으며, 담수위의 상한수위(급수정지수위)와 하한수위(급수개시수위)를 세트하여 본체부를 조작하는 역할을 함

4) 작동원리


가) 자동급수
㉮ 지수상태 : 논의 수위상승에 수반하여 수위설정기 플로트가 상승하여 담수위 상한스토퍼에 도달하면 수위설정기 암이 작동하여 파이롯밸브가 닫혀 파이프 수압이 다이아후램에 전달되어 본체밸브가 닫히면서 급수 정지
㉯ 급수상태 : 담수위가 하강하면 플로트가 하강하여 하한스토퍼에 도달하여 파이롯밸브가 열리면서 배수되어 다이아후램에의 관로수압 전달이 차단되어 본체밸브가 열려 급수를 개시
나) 수동급수자동급수전의 수위설정기를 사용하지 않고 급수전 본체만을 사용하면 수동으로 급수할 수 있으며, 수동으로 사용할 때에는 본체부 상부에 있는 전환스위치를 열림에 맞추면 급수되며 닫힘에 맞추면 급수가 정지된다나. 자동급수전의 용수 및 물관리 노력 절감효과 분석

1) 시험포 내역

가) 시험지구
- 시험포 : 충북 보은군 보은읍 학림리 소재 학림지구
- 용수원 : 보청천에서 취입보를 통한 하천수 취수. 상류에는 상궁저수지(저수용량 16만5천$m^3$) 위치함
- 용수조직 : 용수간선(개수로), 용수지거(관수로)로 구성

나) 현장시험
- 측정항목 : 용수량, 침투수량, 증발산량, 논 담수심 등 4개 항목
- 시험장치 : 자동급수전, 유량계 및 측정장치 제작 설치
- 시험기간 : 2000년∼2001년 2년간 5월부터 9월까지 5∼10일 간격으로 자동급수전과 수동급수전 논에 대한 용수량, 침투수량, 지표배수량 측정

2) 시험결과

가) 공급량 절감 효과
- 충북보은 학림지구의 2001년도 시험결과에 의하면 용수공급량이 자동급수장치가 5,818톤/ha, 수동급수장치가 17,672톤/ha로 나타나 수동급수장치가 자동급수장치에 비하여 3배나 많은 물을 관개한 것으로 나타났다.(학림지구는 수원공이 하천의 취입보이므로 용수가 풍부함)
- 해남지구의 경우 연간 급수량은 자동급수장치가 3,234톤/ha이 공급되었고, 수동급수장치가 6,313톤/ha가 공급되어 수동급수장치가 자동급수장치에 비하여 2배나 많은 물을 공급한 것으로 나타났다.(해남지구는 수원공이 양수장으로 필요할 때만 관계)
- 위의 두 지구는 지구조건 및 영농조건이 다르기 때문에 절수효과가 다른 것은 당연하며 수동급수장치의 공급량을 기준으로 자동급수장치의절수효과는 50∼66%로 나타났다.

나) 물관리시간 절감효과
- 충북보은 학림지구의 2001년도 시험결과에 의하면 자동급수장치에 의한 물관리 시간 절감효과는 자동급수전이 수동급수전에 비하여27.3%(11.3시간)을 절감할 수 있는 것으로 나타났다

다. 관수로의 분수량관리 지원시스템 개발

1) 개발방향

- 관수로 유형별 분수량 관리방법 조사분석하여 분수량 관리방?? 계산 프로그램 개발
- 밸브손실계수와 밸브개도의 관계를 수리시험에 의하여 검토하여 밸브의 수리학적인 특성을 관계식으로 표현
- 프로그램 작성 후 분수량 및 밸브개도에 대한 계산정도를 현장시험을 통하여 검증
- 분수량 관리 알고리즘 및 분수량 계산 프로그램을 작성하여 사용자 편의 시스템 개발

2) 분수량관리 방법

조사용수조직이 관수로인 지구의 분수량 관리방법을 조사 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 관수로 유형 Ⅰ은 간선이 개수로이고 말단 지거가 관수로이므로 관수로에서의 분수량 관리는 필요 없는 형태임- 관수로 유형 Ⅱ은 관수로와 개수로의 연결부에 있는 분수공의 조절밸브를 사용하여 분수량을 조절하고 있어 분수량 관리가 필요한 형태임
- 관수로 유형 Ⅲ는 용수로가 전부 관수로로 되어 있어 수요자가 급수밸브만 개방하면 관개가 가능하기 때문에, 용수로에서 과잉취수를 방지하기 위한 분수량 관리가 필요한 수로 형태 임

3) 관수로 분수량 관리 프로그램 개발
- 용수로의 상$\cdot$하류 경계조건 처리방법 검토
- 밸브손실계수 처리 알고리즘 개발
- 감수심법에 의한 수요량 산정 알고리즘 개발
- 분수량 계산 프로그램 작성

4) 분수량 계산 시스템 개발
- 사용자 요구조건 분석
.현장 실무자(농업기반공사)의 기술적 요구조건과 개발방향 반영
.손쉬운 입력자료의 구축환경제공과 최종성과물의 다양한 출력폼 제공
- 시스템 개발 사양
.하드웨어 : PC(펜티엄급 이상)
.운영체계 : 윈도우즈
. 개발언어 : Visual Basic

나) 사용자 편의 시스템 개발
- 윈도우 시스템 환경에서의 메뉴 방식 적용
- 그래픽/텍스트 구동방식 적용
- 분수량 계산을 위한 기초/입력자료의 구축에 따른 오류를 방지하고 손쉬운 자료입력방식을 제공하며 다양한 형식의 결과물을 제공하여 현장기술자의 결과 해석이나 보고서 예비출력폼을 제공
- Visual Basic을 이용한 메뉴 및 대화상자 입력양식, 텍스트 및 이미지 출력
- 분수량 계산 프로그램의 기초 자료를 제공하고, 현황 자료를 관리하기 위하여 통합시스템에서 연계 운영되는 Database System 개발
- Microsoft사의 Access 이용
- 현장에서 시공되고 있는 파이프/벨브 자료의 데이타베이스
- 밸브손실계수/마찰계수 자료의 데이터베이스

5) 분수량관리 시스템 적용

분수량 관리시스템의 적용결과는 다음과 같다
- 분수량 계산을 위하여 관수로망 해석을 위한 기본이론을 정리하고 관로망 요소 매트릭스를 구성하여 각 구간의 유량 및 수두를 계산할 수 있는 프로그램 작성하였다.
- 분수량 계산 프로그램의 시험적용은 해남지구와 금암지구를 대상으로 실시하였다.
- 분수량 계산 프로그램에 적용할 밸브손실계수를 검토하기 위하여 버터플라이밸블에 대하여 수리모형시험을 실시하여 기존의 손실계수 값과 비교하여 손실계수 값을 검증하여 사용하였다- 관개계획에의 활용성을 검토하기 위하여 시범지구에 세부관개 계획을 수립하여 관개 종료시간을 예측하여 그 실용성을 검증하였다.
- 분수밸브의 개도를 적절하게 설정하여 관개시간을 예측한 결과 약 48시 근처에서 관개가 종료되는 것으로 나타나, 분수량 계산 프로그램이 관수로의 관개계획에 충분히 활용할 수 있는 것으로 나타났다.
- 사용자편의시스템은 프로젝트별로 데이터를 처리할 수 있도록 하여 범용성을 부여하여 개발하였다.
- 메뉴구성은 프로젝트관리가 가능토록 부메뉴에 기존 프로젝트의 편집 외에 신규 프로젝트를 작성할 수 있도록 한다.
- 자료관리 메뉴에는 밸브, 관로, 담수심 등 자료 작성이 가능토록 하였다.
- 분수량 계산 메뉴에는 밸브조절계획, 밸브통수량 및 밸브개도 계산이 가능토록 하였다.
- 시스템의 운영자료 및 계산결과 자료는 프린터를 통하여 인쇄가 가능하도록 하였다.

Abstract ▼

1. Development of automatic type offtake device for automatic irrigation in paddy field
a. Development of automatic type offtake device
1) Purpose· The automatic type offtake device developed for saving the water, labor and time in pipeline irrigation system
2) Contents of development
·

1. Development of automatic type offtake device for automatic irrigation in paddy field
a. Development of automatic type offtake device
1) Purpose· The automatic type offtake device developed for saving the water, labor and time in pipeline irrigation system
2) Contents of development
· Power resource : use the pressure of pipeline (Non-power)
· Operation method : Automatic operation, manual operation
· Discharge control : use discharge control valve
· Depth of flooding water control : use float, high water level stop irrigation and low water level starting irrigation
· Setting water level : use water level controller, setting high water level and low water level
· material : steel
· Float Protection : use filter and air pump
3) Structure of automatic type offtake device
a) main body
· The main consist of Diaphram valve, operation handle, Switch, air pump filter
b) Water level controller
· Water level controller consist of float and pilot valve, which controled the main valve catching the upper water level and lower waterlevel
2. Effects Analysis of automatic type offtake device
1) Field test
a) Project area
？ location : Hakrimri Boueunup, Chungbuk
？ Water resource : weir on Bojung river, Sanggung Reservoir
？ Irrigation system : main canal(open channel), sub canal(pipeline)
b) Field test
？ measure factor
: Discharge, Infiltration, Evaporation, Depth of flooding water
？ Test Equipment
: automatic type offtake device, manual type offtake device, flow
meter, pressure meter
？ Period : 2000∼2001
2) Result of field test
a) Effect of saving water
·In result of chungbuk, automatic type offtake device saved water which was 66% on pipeline irrigation system
·In case of haenam, the water was supplied 3,234㎥/ha by automatic type, and the water was supplied 6,313㎥/ha by manual type, therefore automatic type off take device supplied water saved 50% than manual type.
b) Effect of labor
·Effect of saving labor was 27.3% by automatic type Offtake device than manual type.
·To reduce the water loss and labor in paddy field, manual type Offtake device need to change to automatic type offtake device.
3. Development of water management support system
1) Survey of water management method
·The water management method surveyed the pipeline irrigation system, which is divided Type Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ.
·The result of analysis TypeⅠ is user oriented water management style, because that is not proper.
·Type Ⅱ, Ⅲ were supplier oriented water management style, which is proper the water management support system, Because the water management system were developed for Type Ⅱ, Ⅲ of pipeline system.
< Type of pipeline system >
·TypeⅠ which is main canal is open and sub canal is pipeline was not proper the system.
·Type Ⅱ which is main canal and sub canal are pipeline was proper the system.
·Type Ⅲ which is main canal is pipeline and sub canal is open channel was proper the system.
2) Development of water management support system
a) Operation system
·Hardware : PC
·Operation system : Windows
·Language : Visual Basic
b) Developed content and application results
·The calculation program of discharge and valve opening were developed using the pipe network analysis program, which calculate steady state of flow
·Developed system were tested using the pipeline irrigation system, haenam tideland reclamation project area and kumam farmland consolidation project area
·Valve loss coefficients were proved with the experimental test which is necessary calculate the valve opening.
·The experimental test of valve loss coefficients were carried out the experimental pipeline in rural research institute of karico.
·The system were designed with next contents
·User can adapting new project area this system by inputting the new data of pipeline system
·Database involved valve loss coefficients, pipe classification, Depth of flooding
·Discharge calculation menu involves the valve control plan and valve opening calculation
·The operated and calculated result are can print the user print
·Discharge and valve opening calculation program developed and applied the Type Ⅱ, Ⅲ of pipeline system
- This system was developed for water management support of pipeline project area.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문 ...2
• 요약문...3
• Summary ...11
• CONTENTS...16
• 목차...17
• 표목차...18
• 그림목차...22
• 제1장. 서론...27
• 제1절. 연구개발의 필요성...27
• 제2절. 국내ㆍ외 관련기술의 현황과 문제점...28
• 제3절. 연구개발의 목표 및 내용...30
• 제2장. 자동급수장치 개발...41
• 제1절. 서론...41
• 제2절. 관수로 지구 논관개 시스템...42
• 제3절. 자동급수장치 개발...66
• 제4절. 자동급수장치 사용설명서...93
• 제5절. 요약 및 결론...105
• 제3장. 자동급수장치 효과분석...106
• 제1절. 서론...106
• 제2절. 자동급수장치 현장시험(1차년도)...106
• 제3절. 자동급수장치 현장시험(2차년도)...122
• 제4절. 요약 및 결론...134
• 제4장. 관수로의 분수량관리 시스템 개발...136
• 제1절. 서론...136
• 제2절. 관수로의 분수량관리 방법...137
• 제3절. 분수량 계산 프로그램의 개발...144
• 제4절. 밸브개도에 따른 손실계수...174
• 제5절. 시범지구 현장조사...183
• 제6절. 분수량 계산 프로그램의 적용...200
• 제7절. 사용자 평의시스템의 개발...286
• 제8절. 요약 및 결론...301
• 제5장. 종합결론...304
• 참고문헌...306
• 부록...307
• 2000년도 자료...307
• 2001년도 자료...310